本发明涉及建筑废弃物资源化利用的，且特别涉及一种原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法及其应用。
背景技术：
1、再生混凝土微粉(rcp)用作补充胶凝材料、惰性填料和水泥生产的原料替代品等是促进资源可持续发展的新途径。但由于rcp的组成不均匀且性质不稳定，必须将使用量限制在低水平，以减轻最终产品性能的弱化，这限制了rcp的大规模处理和再利用。而采取复杂多序的加工会产生额外成本在经济效益上缺乏竞争力。因此，rcp的可持续再利用需要通过经济有效的预处理来提高rcp的附加值。
2、纳米tio2(nt)是一种先进的光催化材料，因其化学和物理稳定性高、无毒、成本低、光催化活性高等特点，在环境修复中得到了广泛应。但由于粉体nt的表面能高，具有高团聚倾向，难以从水介质中分离，不仅降低了光催化效率还会增大nt的消耗。因此，提高nt的光催化效率，减少其用量具有重要意义。
3、近年来，将nt固定在载体上阻碍其聚集以提高nt光催化降解污染物效率得到了证实。目前nt的主要载体材料是天然矿物，如凹凸棒石、高岭石、沸石等。天然矿物负载的nt复合材料虽然得到了广泛的研究，但由于天然矿物是不可再生的资源，且天然矿物的开采会对生态环境造成不可逆转的破坏，因此从长远来看，其可持续性和生态效率并不高。因此，开发低成本和可再生的材料来取代天然矿物质作为nt的载体具有重要的现实意义。
4、有研究者选用水泥基体作为载体制备光催化水泥基材料，该材料表现出优异的光催化性能，且硬化后的水泥浆体与nt具有较高的相容性。
5、受以上研究成果的启发，理论上rcp与nt结合也是可行的，因为rcp主要由水泥水化产物组成，且rcp的主要成分如石英和碳酸钙已在实践中成功地用作nt的稳定载体。rcp在水化和碳化后具有高度惰性，由于破碎筛分过程受到强大机械力的作用，其表面粗糙且多孔，这对建筑材料的性能发展是不利的，但适合作为nt的载体材料，可提供足够大的表面积容纳纳米颗粒，同时在光催化反应中保持稳定。因此，利用rcp作为载体制备高附加值的复合光催化剂是兼具成本效益和较高催化效率的方式。
6、目前大部分研究采用的均为共混球磨法、水分散体浸渍法、水溶液预喷涂法等方式实现nt与rcp的结合。然而有研究表明通过以上方法会使载体与nt之间的结合力较弱，对复合材料的耐久性能和光催化性能产生不利影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法及其应用，以改善上述问题。
2、本发明提供了一种原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其包括：
3、s1，提供含有大量纳米孔道的再生混凝土微粉，将所述再生混凝土微粉置于容器中，加入适量的乙醇和蒸馏水，在搅拌下，加入1～2wt％的硅烷偶联剂，并依次经水浴、过滤、冲洗、烘干后得到经硅烷偶联剂改性的再生混凝土微粉；
4、s2，将改性的所述再生混凝土微粉在真空干燥箱中于65～105℃下干燥12小时后置于烧杯中，加入适量的蒸馏水，形成均匀的悬浮液；
5、s3，在磁力搅拌下，缓慢向悬浮液中加入四氯化钛溶液，用稀氨水调节溶液的ph值至3-4，继续搅拌反应1小时，在搅拌过程中，缓慢加入还原剂，反应2～4小时，使钛离子还原成nt颗粒并沉积在再生混凝土微粉表面；
6、s4，在反应结束后，将表面生成nt颗粒的再生混凝土微粉过滤，用蒸馏水反复冲洗，去除未反应的残留物，再将处理后的再生混凝土微粉在真空干燥箱中于105℃下干燥12小时；
7、s5，将干燥后的再生混凝土微粉放入高压反应釜中，在130～200℃的环境下进行水热处理2～6小时，以增强nt颗粒的附着力和结晶度；
8、s6，水热处理结束后，冷却至室温，得到原位负载nt的再生混凝土微粉。
9、优选地，步骤s1包括：
10、s11，将含有大量纳米孔道的再生混凝土微粉置于超声波清洗器中在乙醇中清洗以去除表面杂质；
11、s12，将洗净的再生混凝土微粉放入真空干燥箱中于50℃下干燥24小时；
12、s13，将干燥后的再生混凝土微粉置于容器中，加入适量的乙醇和蒸馏水在搅拌下，加入1～2wt％的硅烷偶联剂，搅拌均匀后在恒温水浴中保持50℃反应2～4小时；
13、s14，在反应结束后，对混合液进行过滤，将得到的滤渣用乙醇和蒸馏水反复冲洗，去除未反应的硅烷偶联剂，烘干后得到经硅烷偶联剂改性的再生混凝土微粉。
14、优选地，在步骤s11中，在乙醇中清洗时间为30min。
15、优选地，在步骤s13中，乙醇和蒸馏水的体积比为1:1。
16、优选地，在步骤s13中，硅烷偶联剂选自kh-550。
17、优选地，在步骤s3中，四氯化钛溶液的浓度为0.1～0.3m，在滴加时，以1～3滴/s的速度进行滴加，避免局部浓度过高。
18、优选地，在步骤s3中，还原剂为0.1～0.3m的nabh4。
19、本发明实施例还提供了一种如上述的制备方法制备得到的原位负载nt的再生混凝土微粉在复合光催化剂中的应用。
20、优选地，复合光催化剂的带隙能为3.29～3.31ev。
21、与现有技术相比，本实施例至少具有如下优点：
22、1、含有大量纳米孔道的再生混凝土微粉具有较高的比表面积，这些孔道不仅为nt提供了储存空间，且有利于nt充分分散，大大增加nt的活性位点数量，且多孔再生混凝土微粉具有较强的吸附性能，能够正向地促进光催化反应，进而提高光催化性能。
23、2、引入硅烷偶联剂可以提高载体和后来生成的nt颗粒间的界面结合力。这是因为硅烷偶联剂可通过化学键合使再生混凝土微粉更均匀地分散在基体材料中，防止颗粒之间的团聚现象。这有助于提升复合材料的均匀性和一致性。此外，在ticl4水解生成tio2的过程中，硅烷偶联剂可以提供更多的活性位点，促进tio2的生成和均匀分布；
24、3、采用在rcp上直接原位生成nt的方式，使得nt通过界面化学反应诱导的化学键与rcp结合，其键合通过羟基的缩合实现，机械搅拌可加速这种界面反应，因此适当延长缩合的时间有利于强连接。该方法制备的复合光催化剂中，基体与其上生长出的nt颗粒间的结合能明显高于通过浸渍法将粉状nt负载于rcf基体上产生的结合能，表明ti周围的电子密度提高，继而分子间范德华力能将更多的nt固定在rcp表面。这有利于提高nt@rcp复合材料的稳定性，减少nt在光催化过程中的损失；
25、4、光催化降解主要依赖于晶体表面结构，尤其是晶体表面。nt的粒径和晶体结构至关重要。nt以三种不同的晶型自然结晶：金红石、锐钛矿和板钛矿。然而，只有锐钛矿和金红石是值得技术应用，锐钛矿相由于其宽带隙为3.2ev，只能在紫外线照射下活化，而紫外光只占太阳能的一小部分(4％)。金红石可吸收部分可见光，但其光催化活性明显低于锐钛矿相nt的光催化活性，这是因为其吸附氧的能力较低，羟基化程度较高，在光催化活性方面是亚稳态相。而锐钛矿相的氧空位浓度较高，高结晶度锐钛矿对有机化合物具有较高的吸附亲和力，并表现出比金红石更低的复合率。有研究表明，高比例锐钛矿与低比例金红石或板钛矿的混合物比单一相具有更好的光催化活性。本实施例在原位合成过程中可通过调节反应(如高压反应釜中的水热反应、加入nabh4溶液过程发生的还原反应)的温度和时间控制生成的nt粒径大小、结晶度和不同相组成。可利用锐钛矿和金红石相的协同作用使复合光催化剂的光谱响应范围扩大，通过提升太阳光利用率进而提高光催化效率；
26、5、本发明的制备方法简单，成本较p25低，具体表现为：在相同降解效率条件下成本低；同等用量情况下光催化效率高易实现，具有较好的市场应用前景。
1.一种原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，步骤s1包括：
3.根据权利要求2所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，在步骤s11中，在乙醇中清洗时间为30min。
4.根据权利要求2所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，在步骤s13中，乙醇和蒸馏水的体积比为1:1。
5.根据权利要求1所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，在步骤s13中，硅烷偶联剂选自kh-550。
6.根据权利要求1所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，四氯化钛溶液的浓度为0.1～0.3m，在滴加时，以1～3滴/s的速度进行滴加，避免局部浓度过高。
7.根据权利要求1所述的原位负载纳米tio2的再生混凝土微粉的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，还原剂为0.1～0.3m的nabh4。
8.一种如权利要求1至7任意一项的制备方法制备得到的原位负载nt的再生混凝土微粉在复合光催化剂中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，复合光催化剂的带隙能为3.29～3.31ev。
